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Messtechnik

Sensor erhöht die Effizienz des Spannens bei Werkzeugspindeln

| Autor/ Redakteur: Michael Bozek / Udo Schnell

Die Funktion des Werkzeugspanners entscheidet über die Effizienz des gesamten Spanprozesses. Im Gegensatz zu den bisherigen Systemen, arbeitet ein neuer Sensor berührungslos und abstandsunabhängig von der rotierenden Spindel. Die integrierte Elektronik ermöglicht die ereignisgesteuerte Zustandskontrolle.

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Die Spindel ist das Herzstück einer Werkzeugmaschine. Diese wichtige Systemkomponente entscheidet über die Maßhaltigkeit und die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstücks.
Die Spindel ist das Herzstück einer Werkzeugmaschine. Diese wichtige Systemkomponente entscheidet über die Maßhaltigkeit und die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstücks.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Spindel ist das Herzstück einer Werkzeugmaschine. Diese wichtige Systemkomponente entscheidet über die Maßhaltigkeit und die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstücks. Dabei besteht die zentrale Aufgabe der Spindel darin, das Werkzeug für den spanabhebenden Arbeitsgang, bei jeder Drehzahl und nahezu unabhängig vom Vorschub, präzise und sicher zu führen.

Spanneinrichtung in jeder Werkzeugspindel

Automatische Werkzeugwechseleinrichtungen reduzieren die Wechselzeiten zwischen den Arbeitsgängen und erhöhen so die Effizienz der gesamten Maschine. Klassische Fräs- oder Schleifspindeln werden indirekt über eine zentrale Antriebseinheit betrieben.

Neuere, direkt getriebene Motorspindeln hingegen sind hoch integrierte Systemkomponenten moderner Werkzeugmaschinen. Unabhängig davon, ob es sich um eine indirekt oder direkt getriebene Spindel handelt, verfügt jede Werkzeugspindel über eine Spanneinrichtung.

Spindel meldet Zustand der Spanneinrichtung an die Werkzeugmaschinen-Steuerung

Diese Spann-/Löse-Einheit wird entweder pneumatisch, hydraulisch oder elektronisch betätigt und steuert den Spannzustand des Werkzeugs durch axiales Verschieben einer Zugstange. Den genauen Weg der axialen Verschiebung meldet die Spindel an die Steuerung des Bearbeitungszentrums zurück.

Dabei werden mindestens drei Spannsituationen unterschieden:

  • Während des Spanprozesses meldet der Werkzeugspanner „Werkzeug gespannt“.
  • Nach dem Spanvorgang wird das Werkzeug ausgestoßen – die Löseeinheit meldet „Werkzeug ausgeworfen“.
  • Sollte sich im folgenden Arbeitsgang kein Werkzeug im Spanner der Spindel befinden, wird das Signal „Spindel ohne Werkzeug“ ausgegeben.

Konventionell werden zur Abfrage der axialen Spannposition mechanische Endschalter eingesetzt. Neuere Systeme arbeiten mit berührungslos-induktiven Näherungsschaltern und verhindern so mechanischen Verschleiß an der Spindel.

Induktiver Näherungsschalter verbessert Positionskontrolle des Werkzeugspanners

Außerdem ermöglichen induktive Näherungsschalter sowohl eine binär-schaltende als auch eine kontinuierlich-analoge Positionskontrolle des Werkzeugspanners. Während eine rein binäre Abfrage die einzelnen Spannpositionen nur recht grob auswerten kann, begünstigt die analoge Abfrage die permanente Kontrolle der Spannsituation über den gesamten Arbeitsprozess hinweg.

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